JP2010521816A - Integrated MIS photoelectric device using continuous film - Google Patents

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Abstract

【解決手段】金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードを有する集積された光電性デバイスは半導体材料の1つ以上の実質的に連続した層と、誘電性材料の実質的に連続した層とで構成される。An integrated photoelectric device having a metal-insulator-semiconductor (MIS) photodiode includes one or more substantially continuous layers of semiconductor material and a substantially continuous layer of dielectric material. Composed.

Description

本出願は、“連続した膜を使用する集積されたMIS光電性デバイス”と題する、2004年7月1日に提出した米国出願第10/882603号の一部継続出願に基づく。
本発明はイメージセンサーに関し、特に金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードとともに実装される画素回路を有すイメージセンサーに関する。
This application is based on a continuation-in-part of US application Ser. No. 10 / 882,603, filed Jul. 1, 2004, entitled “Integrated MIS Photoelectric Device Using Continuous Films”.
The present invention relates to an image sensor, and more particularly to an image sensor having a pixel circuit mounted with a metal / insulator semiconductor (MIS) photodiode.

広い領域のX線イメージングのために使用されるイメージセンサーはしばしば、メサ分離されたMISフォトダイオードが光電性デバイスとして使用されている画素回路を使用する。(メサ分離されたデバイスが “メサ”状の活性材料を残すように、活性材料の一部をエッチングで除去することで形成される。)他の一般的な光電性デバイスはメサ分離されたp-i-nフォトダイオードである。他の従来の光電性デバイスは実質的に連続した膜からなるp-i-nフォトダイオードである。しかし、このような従来の光電性デバイスには欠点がある。メサ分離されたMISおよびp-i-nフォトダイオードはともに、典型的に弱いイメージ信号しか生成しない。実質的に連続した膜からなるp-i-nフォトダイオードは隣接する画素回路の間で顕著なクロストークを呈する。   Image sensors used for wide area X-ray imaging often use pixel circuits in which mesa-isolated MIS photodiodes are used as photosensitive devices. (It is formed by etching away some of the active material so that the mesa-isolated device leaves a “mesa” -like active material.) Other common photoelectric devices are mesa-isolated pins It is a photodiode. Another conventional photoelectric device is a p-i-n photodiode consisting of a substantially continuous film. However, such conventional photoelectric devices have drawbacks. Both mesa-isolated MIS and p-i-n photodiodes typically produce only weak image signals. A p-i-n photodiode consisting of a substantially continuous film exhibits significant crosstalk between adjacent pixel circuits.

図1に示されているように、メサ分離されたMISフォトダイオードおよび薄膜トランジスター(TFT)とともに実装される画素回路の従来の実施例10aは典型的に、図示のように集積される。基板12から開始して、誘電体(絶縁体)、半導体よび半導体材料の種々の層が形成(デポジット)される。たとえば、基板12の上面上に、パターンをもった伝導性材料(たとえば、金属)が、MISフォトダイオード14aの底部電極およびTFT16のゲートターミナル32を形成する。つぎに、パターンをもった誘電性材料の層がMISフォトダイオード14aの誘電体26aおよびTFT16のゲート誘電体34を形成する。さらに、パターンをもつ真性アモルファスシリコン( i a-Si)が、MISフォトダイオード14aの半導体層24aの一つ(光吸収層)およびTFT16のチャネル36を形成する。さらに、パターンをもつn+アモルファスシリコンが、残りの半導体層、オーム接触22a、さらに、効果的に、MISフォトダイオード14aの上部電極、TFT16のドレーンおよびソースターミナルのためのオーム接触38を形成する。さらに、他のパターンをもつ伝導性層(たとえば、金属)が、TFT16のドレーン42およびソース44、データライン46、ならびにバイアスライン30を形成する。最後に、保護(誘電性)層50が続く。   As shown in FIG. 1, a conventional embodiment 10a of a pixel circuit implemented with mesa-isolated MIS photodiodes and thin film transistors (TFTs) is typically integrated as shown. Starting from the substrate 12, various layers of dielectric (insulator), semiconductor and semiconductor material are formed (deposited). For example, a patterned conductive material (eg, metal) on the top surface of the substrate 12 forms the bottom electrode of the MIS photodiode 14a and the gate terminal 32 of the TFT 16. Next, a patterned layer of dielectric material forms the dielectric 26a of the MIS photodiode 14a and the gate dielectric 34 of the TFT 16. Further, patterned intrinsic amorphous silicon (ia-Si) forms one of the semiconductor layers 24a (light absorption layer) of the MIS photodiode 14a and the channel 36 of the TFT 16. Further, the patterned n + amorphous silicon forms the remaining semiconductor layer, ohmic contact 22a, and more effectively ohmic contacts 38 for the top electrode of MIS photodiode 14a, the drain of TFT 16, and the source terminal. In addition, other patterned conductive layers (eg, metal) form the drains 42 and sources 44, the data lines 46, and the bias lines 30 of the TFT 16. Finally, a protective (dielectric) layer 50 follows.

図2の従来の画素回路の他の実施例10bはメサ分離されたMISフォトダイオードに代え、メサ分離されたp-i-nフォトダイオード14bを使用する。この実施例10bでは、TFT16の構成は、図1の実施例10aと実質的に同じである。しかし、MISフォトダイオード14aに代え、p-i-nフォトダイオード14bが使用されている。TFT16のソースターミナル44を形成する伝導性材料(たとえば、金属)のパターンをもつ層は、p-i-nフォトダイオード14bの底部電極20bも形成する。つぎに、n+アモルファスシリコン28bのパターンをもつ層、真性アモルファスシリコン24bのパターンをもつ層、さらにp+アモルファスシリコン22b(フォトダイオード14bのp-i-n構成を一緒に形成する)が続く。さらに、光学的に透明な伝導性材料(たとえば、インジウムスズ酸化物、すなわちITO)のパターンをもつ層が上部電極18bを形成する。さらに、誘電性材料のパターンをもつ層が誘電性層52(フォトダイオード14bの上部18bと接触するバイアスライン30を形成するために、伝導性材料(たとえば、金属)が付着(deposit)できるように、バイアホールが形成される)を形成する。   Another embodiment 10b of the conventional pixel circuit of FIG. 2 uses a mesa-isolated p-i-n photodiode 14b instead of a mesa-isolated MIS photodiode. In the embodiment 10b, the configuration of the TFT 16 is substantially the same as the embodiment 10a of FIG. However, a p-i-n photodiode 14b is used in place of the MIS photodiode 14a. The layer with the pattern of conductive material (eg, metal) that forms the source terminal 44 of the TFT 16 also forms the bottom electrode 20b of the p-i-n photodiode 14b. This is followed by a layer having a pattern of n + amorphous silicon 28b, a layer having a pattern of intrinsic amorphous silicon 24b, and p + amorphous silicon 22b (to form together the p-i-n configuration of photodiode 14b). In addition, a layer with a pattern of optically transparent conductive material (eg, indium tin oxide, or ITO) forms the upper electrode 18b. In addition, a layer with a pattern of dielectric material can deposit a conductive material (eg, metal) to form the dielectric layer 52 (the bias line 30 in contact with the top 18b of the photodiode 14b). , Via holes are formed).

図3に示されているように、p-i-nフォトダイオード14cを使用する従来の画素回路の他の実施例10cは図2の実施例10bと同様であるが、フォトダイオード14cの実質的な部分が、メサ分離された構成の形成とは対照的に、連続した膜で形成されている。したがって、種々のフォトダイオード24c、22cおよび18cのための製造および材料は連続膜を除き、同じである。   As shown in FIG. 3, another embodiment 10c of the conventional pixel circuit using the pin photodiode 14c is similar to the embodiment 10b of FIG. 2, but a substantial part of the photodiode 14c is In contrast to forming a mesa-isolated configuration, it is formed of a continuous membrane. Thus, the manufacture and materials for the various photodiodes 24c, 22c and 18c are the same except for the continuous film.

上記のとおり、メサ分離されたMISおよびp-i-nフォトダイオードセンサーに共通する欠点は信号レベルが低いことである。メサ分離された構成では、このような光電性要素は、1以下の充填比をもつ(充填比は、画素領域により分割される光電性要素の領域として定義される。)。それ故に、画素の衝突する光のすべてが、光電性要素により吸収されるわけではない。したがって、可能な最大の信号強度を得ることができない。   As noted above, a common drawback of mesa-isolated MIS and p-i-n photodiode sensors is the low signal level. In a mesa-isolated configuration, such a photoelectric element has a fill ratio of 1 or less (fill ratio is defined as the area of the photoelectric element divided by the pixel area). Therefore, not all of the light that the pixel impinges on is absorbed by the photoelectric element. Therefore, the maximum possible signal strength cannot be obtained.

図1のメサ分離されたMISフォトダイオード構成はさらに欠点をもつ。TFT16のチャネル36を形成するために使用される同じ膜もまた、MISフォトダイオード14aの光吸収層24aを形成するために使用される。一般的に、TFT16の性能は、チャネル36の厚さが薄いときに最適になるとともに、MISフォトダイオード14aの性能は光吸収層24aが厚いときに最適になる。一つの膜では、TFT16およびMISフォトダイオード14aの一方または両方の性能が、選択された膜の厚さが一方または両方に対して最適とならないことから問題となる。   The mesa isolated MIS photodiode configuration of FIG. 1 has further disadvantages. The same film used to form the channel 36 of the TFT 16 is also used to form the light absorbing layer 24a of the MIS photodiode 14a. In general, the performance of the TFT 16 is optimized when the channel 36 is thin, and the performance of the MIS photodiode 14a is optimized when the light absorption layer 24a is thick. With one film, the performance of one or both of TFT 16 and MIS photodiode 14a is problematic because the thickness of the selected film is not optimal for one or both.

信号の強度に関し、図3の実施例10cに示されているように、連続した膜で実質的に形成されたp-i-nフォトダイオード14cは改良された信号強度をもつ。充填比が1に近いこの光電性要素で、ほぼ最大の信号強度を得ることができる。しかし、この構成では、隣接した画素の間の顕著なクロストークがある。たとえば、誘電性の中間層52および光吸収層24cの間のインターフェース54はゼロでない伝導性をもつ。したがって、隣接する画素の底部電極20cの間の電位差がこれら画素の間に僅かな電流、すなわちクロストークを形成する。   With respect to signal strength, as shown in Example 10c of FIG. 3, the p-i-n photodiode 14c substantially formed of a continuous film has improved signal strength. With this photoelectric element with a fill ratio close to 1, the maximum signal intensity can be obtained. However, with this configuration, there is significant crosstalk between adjacent pixels. For example, the interface 54 between the dielectric intermediate layer 52 and the light absorbing layer 24c has a non-zero conductivity. Therefore, a potential difference between the bottom electrodes 20c of adjacent pixels forms a slight current, that is, crosstalk, between these pixels.

集積された光電性デバイスは、半導体材料の一つ以上の実質的に連続した層で構成されるメサ分離された半導体(MIS)フォトダイオード14、および誘電性材料の実質的に連続した層を有する。   The integrated photoelectric device has a mesa-isolated semiconductor (MIS) photodiode 14 composed of one or more substantially continuous layers of semiconductor material, and a substantially continuous layer of dielectric material. .

本発明を実施した実施例にしたがって、集積された光電性デバイスは、集積された光電性デバイスを含む装置であって、基板と、金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであて、そのフォトダイオードの少なくとも一部分が基板の上に位置する金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードとを含む。MISフォトダイオードは、第一および第二の電極と、一つ以上の誘電体であって、少なくとも一つの誘電体の少なくとも一部分が第一と第二の電極の間に位置するところの誘電体(一つ以上の誘電体の一部分の少なくとも一つが誘電性材料の実質的に連続した層を有する)と、一つ以上の半導体であって、少なくとも一つの半導体の少なくとも一部分が一つ以上の誘電体の一つと第一および第二の電極のうちの一つとの間に位置するところの半導体(一つ以上の半導体の一部分の少なくとも一つが半導体材料の実質的に連続した層を有する)と、第三の電極とを有し、第三の電極の一部分が少なくとも部分的に、第一および第二の電極のうちの一つの周囲部分にそって、共通面にないように位置する。   In accordance with embodiments of the present invention, an integrated photoelectric device is an apparatus including an integrated photoelectric device, the substrate and a metal-insulator semiconductor (MIS) photodiode, the photodiode And a metal-insulator-semiconductor (MIS) photodiode located at least a portion of the substrate. The MIS photodiode comprises a first and second electrode and one or more dielectrics, wherein at least a portion of at least one dielectric is located between the first and second electrodes ( At least one portion of the one or more dielectrics has a substantially continuous layer of dielectric material), and one or more semiconductors, at least a portion of the at least one semiconductor being one or more dielectrics A semiconductor (at least one portion of the one or more semiconductors having a substantially continuous layer of semiconductor material) located between one of the first electrode and one of the first and second electrodes; Three electrodes, and a portion of the third electrode is positioned at least partially along a peripheral portion of one of the first and second electrodes so that they are not in a common plane.

本発明の他の実施例にしたがって、集積された光電性デバイスが、基板と、MISフォトダイオードを含み、そのフォトダイオードの少なくとも一部が基板上に位置する。MISフォトダイオードは、少なくとも第一、第二および第三の伝導性層(それぞれが第一、第二および第三の伝導性材料を有する)を含む複数の伝導性層と、一つ以上の絶縁層(少なくとも一つの絶縁層の少なくとも一部分が第一と第二の伝導性層の間に位置され、少なくとも一つ以上の絶縁層の一部分の少なくとも一つが絶縁材料の実質的に連続した膜を有する)と、一つ以上の半導体層(少なくとも一つの半導体の少なくとも一部分が一つ以上の絶縁層の一つと、第一および第二の伝導性層のうちの一つとの間に位置し、一つ以上の半導体層の一部分の少なくとも一つが、半導体材料の実質的に連続した膜を有する)とを有し、第一および第二の伝導性層のうちの一つは周囲を含み、前記第三の伝導性層が少なくとも部分的に、前記周囲にそって共通面にないように位置する。   In accordance with another embodiment of the present invention, an integrated photoelectric device includes a substrate and a MIS photodiode, at least a portion of the photodiode being located on the substrate. The MIS photodiode includes a plurality of conductive layers including at least first, second, and third conductive layers (each having first, second, and third conductive materials) and one or more insulating layers. A layer (at least a portion of at least one insulating layer is located between the first and second conductive layers, and at least one of the at least one portion of the insulating layer has a substantially continuous film of insulating material). ) And one or more semiconductor layers (at least a portion of at least one semiconductor is located between one of the one or more insulating layers and one of the first and second conductive layers) At least one portion of the semiconductor layer has a substantially continuous film of semiconductor material), and one of the first and second conductive layers includes the periphery, A conductive layer at least partially around the periphery Is positioned so as not in a common plane me.

本発明の他の実施例にしたがって、集積された光電性アレーが、基板と、MISフォトダイオードを含み、そのフォトダイオードの少なくとも一部分が基板上に並んで位置する。複数のMISフォトダイオードの少なくとも一部分のそれぞれは、第一および第二の電極、1つ以上の誘電体(誘電体の少なくとも1つの一部分が第一の電極と第二の電極との間に位置し、1つ以上の誘電体の一部分の少なくとも1つが誘電体材料の実質的に連続した層を有する)、1つ以上の半導体(半導体の少なくとも1つの少なくとも一部分が、1つ以上の誘電体の1つと第一および第二の電極のうちの1つとの間に位置し、1つ以上の半導体の一部分の少なくとも1つが、半導体材料の実質的に連続した層を有する)、および第三の電極(第三の電極の一部分が、少なくとも部分的に前記第一および第二の電極の1つの周囲にそって共通面にないよいうに位置する)を有する。   In accordance with another embodiment of the present invention, an integrated photoelectric array includes a substrate and a MIS photodiode, with at least a portion of the photodiode positioned side by side on the substrate. Each of at least a portion of the plurality of MIS photodiodes includes a first and a second electrode, one or more dielectrics (at least a portion of the dielectric is located between the first electrode and the second electrode). , At least one of the one or more portions of the dielectric has a substantially continuous layer of dielectric material), one or more semiconductors (at least one portion of the semiconductor is one of the one or more dielectrics) One of the first and second electrodes, at least one of the one or more semiconductor portions having a substantially continuous layer of semiconductor material), and a third electrode ( A portion of the third electrode is at least partially located along a circumference of one of the first and second electrodes.

本発明の他の実施例にしたがって、集積された光電性デバイスが、基板と、MISフォトダイオードを含み、そのフォトダイオードの少なくとも一部が基板上に位置する。MISフォトダイオードは、第一および第二の電極、1つ以上の誘電体(誘電体の少なくとも1つの少なくとも一部分が第一の電極と第二の電極との間に位置し、1つ以上の誘電体の少なくとも1つが誘電体材料の実質的に連続した層を有する)、1つ以上の半導体(半導体の少なくとも1つの少なくとも一部分が1つ以上の誘電体の1つと、第一および第二の電極のうちの1つとの間に位置し、1つ以上の半導体の一部分の少なくとも1つが半導体材料の実質的に連続して層を有する)、および第三の電極(第三の電極は少なくとも部分的に、第一および第二の電源のうちの1つの周囲部分にそって共通面にないように位置する)を有する。   In accordance with another embodiment of the present invention, an integrated photoelectric device includes a substrate and a MIS photodiode, at least a portion of the photodiode being located on the substrate. An MIS photodiode includes a first and a second electrode, one or more dielectrics (at least a portion of the dielectric is located between the first electrode and the second electrode, and one or more dielectrics At least one of the bodies has a substantially continuous layer of dielectric material), one or more semiconductors (at least one portion of the semiconductor is one of the one or more dielectrics, and first and second electrodes) And a third electrode (the third electrode is at least partially) located between and at least one of the one or more semiconductor portions having a substantially continuous layer of semiconductor material) In a common plane along a peripheral portion of one of the first and second power sources.

本発明の他の実施例にしたがって、集積された光電性デバイスが、基板と、MISフォトダイオードを含み、そのフォトダイオードの少なくとも一部が基板上に位置する。MISフォトダイオードは、第一および第二の電極、1つ以上の誘電体(誘電体の少なくとも1つの少なくとも一部分が第一の電極と第二の電極との間に位置する)、1つ以上の半導体(半導体の少なくとも1つの少なくとも一部分が1つ以上の誘電体の1つと、第一および第二の電極のうちの1つとの間に位置する。)、および第三の電極(第三の電極の一部分が、少なくとも部分的に、第一および第二の電極の周囲部分にそって、共通面にないように位置する。)を有する。   In accordance with another embodiment of the present invention, an integrated photoelectric device includes a substrate and a MIS photodiode, at least a portion of the photodiode being located on the substrate. MIS photodiode includes first and second electrodes, one or more dielectrics (at least a portion of the dielectric is located between the first and second electrodes), one or more A semiconductor (at least a portion of the semiconductor being located between one of the one or more dielectrics and one of the first and second electrodes), and a third electrode (third electrode) At least partially along the peripheral portions of the first and second electrodes so that they are not in a common plane.

本発明の他の実施例にしたがって、集積された光電性デバイスが、基板と、MISフォトダイオードを含み、そのフォトダイオードの少なくとも一部が基板上に位置する。MISフォトダイオードは、第一、第二のおよび第三の伝導性材料の膜をそれぞれ有する第一、第二および第三の伝導層を少なくともとも含む複数の伝導性層、1つ以上の絶縁層(絶縁層の少なくとも1つの少なくとも一部分が第一の伝導性層と第二の伝導性層との間に位置する。)、ならびに1つ以上の半導体層(半導体層の少なくとも1つの少なくとも一部分が1つ以上の絶縁層の1つと、第一および第二の伝導性層のうちの1つの間に位置する。)を有する。第一および第二の伝導性層の1つが周囲と有し、第三の伝導性層は、少なくとも部分的に、その周囲の一部にそって共通面にないように位置する。   In accordance with another embodiment of the present invention, an integrated photoelectric device includes a substrate and a MIS photodiode, at least a portion of the photodiode being located on the substrate. The MIS photodiode includes a plurality of conductive layers, at least one insulating layer including at least first, second and third conductive layers each having a film of first, second and third conductive materials. (At least a portion of at least one of the insulating layers is located between the first conductive layer and the second conductive layer.), And one or more semiconductor layers (at least a portion of at least one of the semiconductor layers is 1 One of the two or more insulating layers and one of the first and second conductive layers.). One of the first and second conductive layers has a perimeter, and the third conductive layer is at least partially positioned so that it is not in a common plane along a portion of the perimeter.

発明の他の実施例にしたがって、集積された光電性デバイスが、基盤と複数のMISフォトダイオードを含み、そのフォトダイオードの少なくとも一部分が基板上で列をなして位置する。複数のMISフォトダイオードの少なくとも一部分のそれぞれが、第一および第二の電極、1つ以上の誘電体(誘電体の少なくとも1つの少なくとも一部分が第一の電極と第二の電極との間に位置する)、1つ以上の半導体(半導体の少なくとも1つの少なくとも一部分が1つ以上の誘電体の1つと、第一および第二の電極のうちの1つとの間に位置する。)、ならびに第三の電極(第三の電極の一部分が少なくとも部分的に、第一および第二の電極の1つの周囲部分にそって共通面にないよに位置する)を有する。   In accordance with another embodiment of the invention, an integrated photoelectric device includes a substrate and a plurality of MIS photodiodes, wherein at least a portion of the photodiodes are positioned in a row on the substrate. Each of at least a portion of the plurality of MIS photodiodes includes a first and a second electrode, one or more dielectrics (at least a portion of the dielectric is located between the first electrode and the second electrode). One) one or more semiconductors (at least a portion of at least one of the semiconductors is located between one of the one or more dielectrics and one of the first and second electrodes), and a third (A portion of the third electrode is located at least partially, not in a common plane along the peripheral portion of one of the first and second electrodes).

図1はMISフォトダイオードを使用する従来の画素回路の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional pixel circuit using an MIS photodiode. 図2はp-i-nフォトダイオードを使用する従来の画素回路の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional pixel circuit using a p-i-n photodiode. 図3はp-i-nフォトダイオードを使用する従来の他の画素回路の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of another conventional pixel circuit using a p-i-n photodiode. 図4は本発明の一実施例にしたがった画素回路の略示図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a pixel circuit according to one embodiment of the present invention. 図5は図4の略示図に対応する画素回路を含む集積回路の一部平面図である。FIG. 5 is a partial plan view of an integrated circuit including a pixel circuit corresponding to the schematic diagram of FIG. 図6は図5の線A−A’に沿った断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 図7は図5の線B−B’に沿った断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 5. 図8は図4の画素回路で動作するインテグレーションおよびリセットに関連したエネルギーバンドを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing energy bands related to integration and reset that operate in the pixel circuit of FIG. 図9は本発明の他の実施例にしたがった画素回路の略示図である。FIG. 9 is a schematic diagram of a pixel circuit according to another embodiment of the present invention. 図10は図9の略示図に対応する画素回路を含む集積回路の一部平面図である。FIG. 10 is a partial plan view of an integrated circuit including a pixel circuit corresponding to the schematic diagram of FIG. 図11は図10の線A−A’に沿った断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 10. 図12はさらに、本発明の他の実施例にしたがった画素回路の略示図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a pixel circuit according to another embodiment of the present invention. 図13は図12の略示図に対応する画素回路を含む集積回路の一部平面図である。FIG. 13 is a partial plan view of an integrated circuit including a pixel circuit corresponding to the schematic diagram of FIG. 図14は図13の線A−A’に沿った断面図である。FIG. 14 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 13. 図15はさらに、本発明の他の実施例にしたがった画素回路の略示図である。FIG. 15 is a schematic diagram of a pixel circuit according to another embodiment of the present invention. 図16は図15の略示図に対応する画素回路を含む集積回路の一部平面図である。16 is a partial plan view of an integrated circuit including a pixel circuit corresponding to the schematic diagram of FIG. 図17は図16の線A−A’に沿った断面図である。FIG. 17 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 16.

以下の詳細な説明は、図面を参照した本発明の実施例である。この説明は、例示に過ぎず、本発明の態様を限定する意図はない。これら実施例は、当業者が本願発明を実施することができるように詳細に説明されており、他の実施例が本願発明の思想または態様から離れることなく変形されて実行可能であることは理解されよう。   The following detailed description is of embodiments of the invention with reference to the drawings. This description is merely exemplary and is not intended to limit aspects of the invention. These embodiments are described in detail so that those skilled in the art can practice the present invention, and it is understood that other embodiments can be modified and implemented without departing from the spirit or aspect of the present invention. Let's be done.

図4に示されているように、本発明の一実施例にしたがった画素回路100は、バイアスライン130、ゲートライン132およびデータライン146に接続されたMISフォトダイオード114およびTFT116(これらの要素は画素回路の技術分野では周知のものである。)を含む。MISフォトダイオード114は、光学的に透明な上部電極118および底部電極120(これらの間で垂直方向に半導体層122、124および絶縁体126がある。)を含む。しかし、底部電極120は、隣接した画素(下述する)の間のクロストークを抑制するために電圧が適用されるガードライン158に接続されたガードリング156と接する。   As shown in FIG. 4, the pixel circuit 100 according to one embodiment of the present invention includes a MIS photodiode 114 and a TFT 116 (these elements are connected to a bias line 130, a gate line 132 and a data line 146). Well-known in the technical field of pixel circuits). The MIS photodiode 114 includes an optically transparent top electrode 118 and bottom electrode 120 (with semiconductor layers 122, 124 and insulator 126 vertically between them). However, the bottom electrode 120 is in contact with a guard ring 156 connected to a guard line 158 to which a voltage is applied to suppress crosstalk between adjacent pixels (described below).

図5に示されているように、図4の画素回路100にしたがった実装された画素回路を含む集積回路の一部200の平面が画素回路100bを示し、画素回路100bは上下、左右にそれぞれ画素回路100a、100c、100d、100eと接する。   As shown in FIG. 5, the plane of a part 200 of the integrated circuit including the pixel circuit mounted according to the pixel circuit 100 of FIG. 4 shows the pixel circuit 100b, and the pixel circuit 100b is vertically and horizontally. The pixel circuits 100a, 100c, 100d, and 100e are in contact with each other.

図6は、図5の線A−A’にそった断面図で、TFT116およびMISフォトダイオード114の構成を示す。TFT116の構成は、図1、図2および図3の従来の画素回路10a、10b、10cと実質的に同じである。基板112(主な役割は、ベースであり、材料層の支持体である)の直ぐ上に、ガードライン158が、パターンをもつアモルファスシリコン層136、138および伝導性層142(TFT116の一部を形成するのにも使用できる)から形成されている。ガードライン158およびTFT116の上に誘電体材料の中間層152があり、バイアホール160がMISフォトダイオード114の底部電極120とTFT116のドレーンターミナル142との間での接触を可能にするように形成される。底部電極120を形成するのに使用される材料層は、ガードリング156を形成するようにパターンをもつ。つぎに、誘電性層126、そして真性アモルファスシリコンの層(光吸収層)124が続く。つぎに、上に光学的に透明な伝導性層118にオーム接触するn+アモルファスシリコンの層122がある。伝導性層118はMISフォトダイオード114の上部電極を形成する。最後に、保護層150がある。   FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 5 and shows the configuration of the TFT 116 and the MIS photodiode 114. The configuration of the TFT 116 is substantially the same as that of the conventional pixel circuits 10a, 10b, and 10c shown in FIGS. Immediately above the substrate 112 (the primary role is the base and support for the material layer), guard lines 158 are formed with patterned amorphous silicon layers 136, 138 and conductive layer 142 (part of the TFT 116). Can also be used to form). There is an intermediate layer 152 of dielectric material over the guard line 158 and the TFT 116, and a via hole 160 is formed to allow contact between the bottom electrode 120 of the MIS photodiode 114 and the drain terminal 142 of the TFT 116. The The material layer used to form the bottom electrode 120 has a pattern to form the guard ring 156. Next, a dielectric layer 126 and an intrinsic amorphous silicon layer (light absorption layer) 124 follow. Next, there is a layer 122 of n + amorphous silicon in ohmic contact with the optically transparent conductive layer 118 on top. Conductive layer 118 forms the upper electrode of MIS photodiode 114. Finally, there is a protective layer 150.

図7は図5の線B−B’の沿った断面図で、画素回路100a、100bに隣接したゲートラインクロスオーバー領域162の構成を示す。この領域162は、バイアスライン130、ゲートライン132、ガードリンク156およびガードライン158を通過する。ガードリング156は、隣接した画素回路100a、100bの底部電極120a、120bを形成するために使用されたのと同じ材料の層から形成されている。ガードリング156は誘電性中間層152に形成されたバイアホール164を通ってガードライン158に接触する。   FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. This region 162 passes through the bias line 130, the gate line 132, the guard link 156 and the guard line 158. The guard ring 156 is formed from a layer of the same material that was used to form the bottom electrodes 120a, 120b of adjacent pixel circuits 100a, 100b. The guard ring 156 contacts the guard line 158 through a via hole 164 formed in the dielectric intermediate layer 152.

以上のことから、図5、6および7のように実装されたとき、図4の画素回路100が、実質的に連続した膜から形成されたMISフォトダイオード114を使用することは分かるであろう。特に、フォトダイオードの構成の絶縁体126、半導体122および124、ならびに電極118は連続している。構成の金属部分は、各画素が、隣接した画素との間のクロストークを減少させるのに寄与するガードリング156により取り囲まれた底部電極120を有するようにパターンをもって形成されている。   From the above, it will be understood that the pixel circuit 100 of FIG. 4 uses a MIS photodiode 114 formed from a substantially continuous film when implemented as in FIGS. . In particular, the insulator 126 in the photodiode configuration, the semiconductors 122 and 124, and the electrode 118 are continuous. The metal portion of the structure is formed with a pattern such that each pixel has a bottom electrode 120 surrounded by a guard ring 156 that contributes to reducing crosstalk between adjacent pixels.

図8に示されているように、本発明にしたがった画素街路は(少なくとも部分的に)以下のとおり動作する。動作のインテグレーションモードでは、上部電極118は底部電極120の電位に対して正の電位をもつ。光が真性層124上に入射すると、光は吸収され、電子―ホールの対が発生する。電極118と120との間の電場により、生成された電子は上部電極118へと導かれ、ホールは、絶縁層である誘電性層126の界面に到達するように真性層124内を移動する。しかし、ホールは、誘電性層126内では移動できず、したがって真性層124内にとどまる。入射光の吸収の結果として半導体/絶縁体のインターフェースに集まったホール電荷は、画素回路の信号を構成する。   As shown in FIG. 8, a pixel street according to the present invention operates (at least in part) as follows. In the integrated mode of operation, the top electrode 118 has a positive potential relative to the potential of the bottom electrode 120. When light is incident on intrinsic layer 124, the light is absorbed and electron-hole pairs are generated. The generated electric field is guided to the upper electrode 118 by the electric field between the electrodes 118 and 120, and the holes move in the intrinsic layer 124 so as to reach the interface of the dielectric layer 126 which is an insulating layer. However, the holes cannot move in the dielectric layer 126 and therefore remain in the intrinsic layer 124. The hole charge collected at the semiconductor / insulator interface as a result of absorption of incident light constitutes the signal of the pixel circuit.

動作のリセットモードの間、上部電極118は、底部電極120の電位に対して負の電位をもつ。電子は電極118によって、オーム接触の半導体層122へ、続いて真性(半導体)層124へと入る。入った電子は、真性(半導体)層124と誘電性層126との間の界面へと移動し、その界面でホールと再結合する。真性層124に残ったホールは上部電極118へと導かれる。   During the reset mode of operation, the top electrode 118 has a negative potential with respect to the potential of the bottom electrode 120. Electrons enter the ohmic contact semiconductor layer 122 and then the intrinsic (semiconductor) layer 124 through the electrode 118. The entered electrons move to the interface between the intrinsic (semiconductor) layer 124 and the dielectric layer 126 and recombine with holes at the interface. The holes remaining in the intrinsic layer 124 are guided to the upper electrode 118.

ガードリング156は底部電極120に対して正の電位をもつ。このことは、動作のインテグレーションモードの間、底部電極120の上に蓄積するホール信号電荷に対する電位バリアーを形成する。この電位バリアーは、隣接する画素回路の間のクロストークを防止できないとしても抑制する。   The guard ring 156 has a positive potential with respect to the bottom electrode 120. This forms a potential barrier against Hall signal charge that accumulates on the bottom electrode 120 during the integration mode of operation. This potential barrier suppresses even if it cannot prevent crosstalk between adjacent pixel circuits.

図9に示されているように、本発明の実施例にしたがった画素回路300は、図4の実施例のように、バイアスライン130、ゲートライン132、データライン146およびガードライン158に接続されたMISフォトダイオード114およびTFT116を有するが、さらに記憶キャパシター170およびリセット線180も含む。これらの付加的な要素は、増加した信号を取り扱う適用能力およびさらなるリセット機構のために備えられたものである。前者に関して、MISフォトダイオード114に使用された厚い半導体層124は最大の光吸収を生じさせるが、フォトダイオードに対して低電気容量しか提供することがでず、電荷を取り扱う能力が制限される。この問題は、高電気容量をもつように設計された記憶キパシタンス170を導入することで解決され、したがって大きな電荷を取り扱うことができる。後者に関し、図4の実施例では、イメージャーは、底部電極の電圧(名目上、データライン146の電圧となっている)に対して負の電圧に、ベースライン130をパルス化することによりリセットされる。この実施例300では、MISフォトダイオード114は、バイアスライン130に対して十分に正の電圧に、リセットライン180をパルス化することによりリセットされ得る。   As shown in FIG. 9, the pixel circuit 300 according to the embodiment of the present invention is connected to the bias line 130, the gate line 132, the data line 146, and the guard line 158 as in the embodiment of FIG. MIS photodiode 114 and TFT 116, but also includes a storage capacitor 170 and a reset line 180. These additional elements are provided for the ability to handle increased signals and for additional reset mechanisms. With respect to the former, the thick semiconductor layer 124 used in the MIS photodiode 114 produces maximum light absorption, but can only provide a low capacitance to the photodiode, limiting its ability to handle charge. This problem is solved by introducing a storage capacitance 170 designed to have a high electrical capacity, and thus can handle large charges. Regarding the latter, in the embodiment of FIG. 4, the imager is reset by pulsing the baseline 130 to a negative voltage relative to the voltage at the bottom electrode (which is nominally the voltage at the data line 146). Is done. In this embodiment 300, the MIS photodiode 114 can be reset by pulsing the reset line 180 to a sufficiently positive voltage with respect to the bias line.

図10は図9の画素回路300にしたがった画素回路を含む集積回路の一部平面図で、画素回路300bは、上下、左右で、画素回路300a、300c、300d、300eと隣接している。   FIG. 10 is a partial plan view of an integrated circuit including a pixel circuit according to the pixel circuit 300 of FIG. 9, and the pixel circuit 300b is adjacent to the pixel circuits 300a, 300c, 300d, and 300e vertically and horizontally.

図11は図10の線A−A’にそった断面で、TFT116およびMISダイオード114の構成を示す。TFT116の構成は、図1、図2および図3の従来の画素回路10a、10b、10cのためのものと実質的に同じである。基板112の直ぐ上に、記憶キャパシター170の底部電極178は、TFT116のゲートターミナル132を形成するのに使用されるのと同じ伝導性材料のパターンをもつ層から形成されている。つぎに、記憶キャパシター170の誘電性層176があり、TFT116のゲート誘電性層134としても機能する。ガードライン158は、パターンをもつアモルファスシリコン136、138および伝導性層142(TFT116の他のいろいろな部分を形成するために使用される)から形成される。ガードライン158およびTFT116上に、バイアホール160および166が形成される誘電性材料の中間層152がある。バイアホール160はMISフォトダイオード114の底部電極120とTFT116のドレーンターミナル142との間の接触を可能にする。バイアホール166は、MISフォトダイオード114の底部電極120を記憶キャパシター170の誘電性層176に接触させることを可能にし、これにより記憶キャパシター170の上部電極174が形成される。MISフォトダイオード114の底部電極120を形成するために使用された材料の層は、ガードリング156も形成するパターンをもつ。MISフォトダイオード114の底部電極120とガードリング156を形成するパターンをもつ材料の層の上に、誘電性層126が、その次に真性アモルファスシリコンの層(光吸収層)124が続く。さらに、オーム接触を形成するn+アモルファスシリコンの層122、その上に光学的に透明な伝導性層118が続く。伝導性層118はMISフォトダイオード114の上部電極を形成する。最後に保護層150がある。   FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 10 and shows the configuration of the TFT 116 and the MIS diode 114. The configuration of the TFT 116 is substantially the same as that for the conventional pixel circuits 10a, 10b, and 10c of FIGS. Immediately above the substrate 112, the bottom electrode 178 of the storage capacitor 170 is formed from a layer having the same pattern of conductive material that is used to form the gate terminal 132 of the TFT 116. Next, there is a dielectric layer 176 of the storage capacitor 170, which also functions as the gate dielectric layer 134 of the TFT 116. Guard line 158 is formed from patterned amorphous silicon 136, 138 and conductive layer 142 (used to form various other portions of TFT 116). Above guard line 158 and TFT 116 is an intermediate layer 152 of dielectric material in which via holes 160 and 166 are formed. Via hole 160 allows contact between bottom electrode 120 of MIS photodiode 114 and drain terminal 142 of TFT 116. Via hole 166 allows bottom electrode 120 of MIS photodiode 114 to be in contact with dielectric layer 176 of storage capacitor 170, thereby forming top electrode 174 of storage capacitor 170. The layer of material used to form the bottom electrode 120 of the MIS photodiode 114 has a pattern that also forms the guard ring 156. On top of the layer of material having a pattern that forms the bottom electrode 120 and guard ring 156 of the MIS photodiode 114 is followed by a dielectric layer 126 followed by an intrinsic amorphous silicon layer (light absorbing layer) 124. In addition, an n + amorphous silicon layer 122 forming an ohmic contact is followed by an optically transparent conductive layer 118. Conductive layer 118 forms the upper electrode of MIS photodiode 114. Finally, there is a protective layer 150.

図12に示されているように、本発明の他の実施例にしたがった画素回路500が、図4に示されているように、バイアスライン130、パスゲートライン132、データライン146およびガードライン158に接続されたMISフォトダイオード114およびパスTFT116を含むが、さらに、バッファ/増幅器TFT190、リセットTFT182、初期化TFT184、リセットゲートライン186、初期化ゲートライン188、VDDライン192、およびVSSライン194も含む。バッファ/増幅器TFT190は、データライン146がどのように終了するかに依存して、電圧出力モードまたは電流出力モードで動作する。リセットTFT182はインテグレーションモードの後、MISフォトダイオード114の全ての信号電荷をクリアーし、初期化TFT184は、そのインテグレーションモードの前に、MISフォトダイオード114の底部電極120の電位をリセットする。画素回路500は、“アクティブ”画素回路(増幅器を含む画素回路として定義される)として知られているクラスの画素回路の例である。   As shown in FIG. 12, a pixel circuit 500 according to another embodiment of the present invention includes a bias line 130, a pass gate line 132, a data line 146, and a guard line as shown in FIG. MIS photodiode 114 and path TFT 116 connected to 158, but also includes buffer / amplifier TFT 190, reset TFT 182, initialization TFT 184, reset gate line 186, initialization gate line 188, VDD line 192, and VSS line 194. Including. The buffer / amplifier TFT 190 operates in a voltage output mode or a current output mode, depending on how the data line 146 is terminated. The reset TFT 182 clears all signal charges of the MIS photodiode 114 after the integration mode, and the initialization TFT 184 resets the potential of the bottom electrode 120 of the MIS photodiode 114 before the integration mode. Pixel circuit 500 is an example of a class of pixel circuits known as “active” pixel circuits (defined as pixel circuits including amplifiers).

図13は、図12の画素回路500にしたがった積分回路の一部600の平面図で、画素回路500が、上下、左右で画素回路500a、500c、500d、500eと接してなるものを示す。   FIG. 13 is a plan view of a part 600 of the integrating circuit according to the pixel circuit 500 of FIG. 12, and shows the pixel circuit 500 that is in contact with the pixel circuits 500a, 500c, 500d, and 500e vertically and horizontally.

図14は図13の線A−A’にそった断面図で、MISフォトダイオード114、パスTFT116、バッファ/増幅器TFT190、リセットTFT182、および初期化TFT184の構成を示す。TFTの構成は、図1、図2および図3の従前の画素回路10a、10b、10cのTFTの構成と実質的に同じである。基板112の直ぐ上に、ガードライン158は、パターンをもつアモルファスシリコン層136、138、伝導性層142(TFTの一部を形成するためにも使用されている)から形成されている。金属のパターンをもつ層が画素回路を相互連結できるようにバイアホールが形成された第一の誘電性材料の中間層152がガードライン158およびTFTの上にある。相互接続の金属層の上に、第二の誘電性材料の中間層153がある。誘電性材料層152および153の両方に形成されたバイアホールにより、MISフォトダイオード114の底部電極は、バッファ/増幅器TFT190のゲートと接続する金属製パッドに接続することができる。MISフォトダイオード114の底部電極120を形成するために使用された材料の層はガードリング156も形成するパターンをもつ。MISフォトダイオード114の底部電極120およびガードリング156を形成するパターンをもつ材料の層の上に、誘電性層126、つぎに真性アモルファスシリコンの層124がある。さらに、光学的に透明な伝導性層118にオーム接触を形成するためにn+アモルファスシリコンの層122がある。伝導性層118は、MISフォトダイオード114の上部電極を形成する。最後に、保護層150がある。   FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 13 and shows the configuration of the MIS photodiode 114, the path TFT 116, the buffer / amplifier TFT 190, the reset TFT 182, and the initialization TFT 184. The configuration of the TFT is substantially the same as the configuration of the TFT of the previous pixel circuits 10a, 10b, and 10c in FIGS. Just above the substrate 112, the guard lines 158 are formed from patterned amorphous silicon layers 136, 138 and a conductive layer 142 (also used to form part of the TFT). Overlying the guard line 158 and the TFT is a first dielectric material intermediate layer 152 with via holes formed so that the metal patterned layer can interconnect the pixel circuits. Above the interconnect metal layer is an intermediate layer 153 of a second dielectric material. Via holes formed in both dielectric material layers 152 and 153 allow the bottom electrode of MIS photodiode 114 to connect to a metal pad that connects to the gate of buffer / amplifier TFT 190. The layer of material used to form the bottom electrode 120 of the MIS photodiode 114 has a pattern that also forms the guard ring 156. On top of the layer of material with a pattern that forms the bottom electrode 120 and guard ring 156 of the MIS photodiode 114 is a dielectric layer 126, followed by a layer 124 of intrinsic amorphous silicon. In addition, there is a layer 122 of n + amorphous silicon to form an ohmic contact with the optically transparent conductive layer 118. The conductive layer 118 forms the upper electrode of the MIS photodiode 114. Finally, there is a protective layer 150.

以上から、本発明にしたがったMISフォトダイオード114が、メサ分離されたMISおよびp-i-nフォトダイオードの両方よりも高い画素充填比をもち、このことによりより高い信号レベルを生成することが分かるであろう。厚い膜がTFT性能の最適化に影響を与えるにもかかわらず、光吸収半導体層124が最大の光吸収、このことにより最大の信号の生成のために最適化されることにより、メサ分離されたMISフォトダイオード構成を超えた利点を与える。   From the foregoing, it will be seen that the MIS photodiode 114 according to the present invention has a higher pixel fill ratio than both mesa-isolated MIS and pin photodiodes, thereby producing a higher signal level. . Despite the thick film affecting the optimization of TFT performance, the light absorbing semiconductor layer 124 is mesa-isolated by optimizing for maximum light absorption, thereby generating maximum signal. Provides advantages over MIS photodiode configurations.

さらに、底部電極と、実質的に取り囲んで境界をもつガードリングの使用は、実質的に連続的な膜からなるフォトダイオードの構成にある隣接した画素回路の間のクロストークを除去とはいかないまでもよく減少させる。   Furthermore, the use of a guard ring with a bottom electrode and a substantially enclosing boundary does not eliminate crosstalk between adjacent pixel circuits in a photodiode structure consisting of a substantially continuous film. Reduce well.

さらにまた、連続的な膜を使用する本発明にしたがったMISフォトダイオードは、メサ分離されたかつ連続する膜タイプのp-i-nフォトダイオード構成と比較して製造コストを下げうる。pタイプのアモルファスシリコン材料に対して条件なしで、本発明にしたがったMISフォトダイオード構成は、液晶ディスプレー(LCD)のための標準的なTFTバックプレーンを形成するために使用するのと同じ製造設備を使用して製造することができる。このような製造設備は量産にともなう利点を享受し、したがって低コストでの生産を行える。   Furthermore, MIS photodiodes according to the present invention using continuous membranes can reduce manufacturing costs compared to mesa-isolated and continuous membrane-type p-i-n photodiode configurations. Without conditions for p-type amorphous silicon material, the MIS photodiode configuration according to the present invention is the same manufacturing equipment used to form a standard TFT backplane for liquid crystal display (LCD) Can be manufactured using. Such a manufacturing facility enjoys the advantages associated with mass production, and thus can be produced at low cost.

適切な条件のもとで利点を得ることができる本発明の実施例では、バイアスライン130は除去される(図4−5、図7、図9−10および12−13を参照)。イメージャーのアクティブ領域が十分に小さいと、さらに連続した上部電極118のシート抵抗は十分に小さくできると、イメージセンサーアレーのすべての画素回路にアドレスするバイアスライン130をもつ必要がない。むしろ、グローバルなバイアス接続が、アレーの周辺で上部電極118に対してなされる。バイアスライン130はMISフォトダイオード114上に衝突した光をぼやかせる唯一の構成であるから、バイアスライン130の除去は、充填比が1に近い画素回路が得られる。バイアスライン130の除去は、製造工程で非常に高い生産をもたらす。   In embodiments of the present invention that can benefit under appropriate conditions, the bias line 130 is eliminated (see FIGS. 4-5, 7, 9-10 and 12-13). If the active area of the imager is sufficiently small and the sheet resistance of the continuous upper electrode 118 can be sufficiently small, it is not necessary to have a bias line 130 that addresses all the pixel circuits of the image sensor array. Rather, a global bias connection is made to the top electrode 118 around the array. Since the bias line 130 is the only configuration that can blur the light colliding on the MIS photodiode 114, the removal of the bias line 130 provides a pixel circuit with a filling ratio close to 1. Removal of the bias line 130 results in very high production in the manufacturing process.

適切な条件のもとで利点を得ることができる本発明の実施例では、上部電極118を形成するために一般的に使用された光学的に透明な伝導性材料(たとえば、ITO)は、除去される(図6−7、図11および図14を参照)。イメージャーのアクティブ領域が十分に小さく、さらにn+アモルファスシリコン半導体層122のシート抵抗が十分に小さいと、n+アモルファスシリコン半導体層122は上部電極118として機能することができる。光学的に透明な伝導性材料の除去は、製造プロセスにおいて高い生産性をもたらす。   In embodiments of the invention that can benefit under appropriate conditions, the optically transparent conductive material (eg, ITO) commonly used to form the top electrode 118 is removed. (See FIGS. 6-7, 11 and 14). If the active area of the imager is sufficiently small and the sheet resistance of the n + amorphous silicon semiconductor layer 122 is sufficiently small, the n + amorphous silicon semiconductor layer 122 can function as the upper electrode 118. The removal of the optically transparent conductive material results in high productivity in the manufacturing process.

適切な条件のもとで利点を得ることができる本発明の他の実施例では、ガードライン158を除去することができる(図4−7、図9−11、図12−14)。イメージャーのアクティブ領域が十分に小さく、さらにガードリングの格子構成156のシート抵抗が十分に小さいと、イメージセンサーアレーにあるすべての画素回路にアドレスするガードライン158をもつ必要がない。むしろ、グローバル接続が、アレーの周囲でガードリングの格子構成となる。ガードリング158の除去は、製造工程において高い生産性をもたらす。   In other embodiments of the present invention that can benefit under appropriate conditions, the guard line 158 can be eliminated (FIGS. 4-7, 9-11, 12-14). If the active area of the imager is small enough and the sheet resistance of the guard ring grid configuration 156 is small enough, there is no need to have a guard line 158 that addresses all the pixel circuits in the image sensor array. Rather, the global connection is a guard ring grid configuration around the array. Removal of the guard ring 158 provides high productivity in the manufacturing process.

利点を得ることができる本発明の他の実施例では、さらなる誘電性層が、誘電性層126と半導体層124との間に組み込まれる(図4、図6−7、図9、図11−12および図14を参照)。底部電極120と連続した半導体層124との間の誘電性材料はいくつかの目的を達成しなければならない。この誘電性材料は、底部電極120と連続した上部電極118との間に形成される電場の下で破壊されないように、十分な厚さおよび構成上の完全性をもたなければならない。この誘電性材料は、下の基板12を歪ませないように十分に内部ストレスのない状態でなければならない。この誘電性材料は、電子およびホールのトラップ状態(このトラップ状態はラグ問題、すなわちゴースト像をもたらすものである)を最小にする連続した半導体層124とインターフェースを形成しなければならない。いずれの連続した誘電性層126もこれらすべての条件を十分に満たすことはないかもしれない。   In other embodiments of the invention that can benefit, an additional dielectric layer is incorporated between the dielectric layer 126 and the semiconductor layer 124 (FIGS. 4, 6-7, 9, 11-). 12 and FIG. 14). The dielectric material between the bottom electrode 120 and the continuous semiconductor layer 124 must achieve several purposes. This dielectric material must have sufficient thickness and structural integrity so that it does not break under the electric field formed between the bottom electrode 120 and the continuous top electrode 118. This dielectric material must be sufficiently free of internal stresses so as not to distort the underlying substrate 12. This dielectric material must interface with a continuous semiconductor layer 124 that minimizes electron and hole trapping conditions, which are what cause lag problems, i.e., ghost images. None of the continuous dielectric layers 126 may fully meet all these conditions.

利点を得ることができる本発明の他の実施例では、ガードリング156は、MISフォトダイオード114の底部電極120を形成するために使用されたものとは異なる伝導性材料の一つ以上の層から形成される(図5−7、図10−11、および図13−14を参照)。このことは、たとえば、ガードリング156の一部の真下に位置するデータライン146の寄生容量を減少させるガードリングを形成するために行われる。このような容量がイメージ化工程(特に図4および図9の画素回路に対して)でノイズを生じさせることになる、データライン146の寄生容量を最小にすることが望ましい。データライン146の寄生容量を減少させるガードリング156が、たとえば、さらなる誘電性材料の層の付着、つぎにさらなる伝導性材料の層の付着により、そして底部電極120の真上に位置するガードリング156を形成するパターンを二つの層がもつことにより、底部電極120の形成に続いて形成される。ガードリング156をデータライン146から更に分離することは、データライン146の寄生容量を減少させる。   In other embodiments of the invention that can benefit from, the guard ring 156 is made from one or more layers of conductive material different from that used to form the bottom electrode 120 of the MIS photodiode 114. (See FIGS. 5-7, 10-11, and 13-14). This is done, for example, to form a guard ring that reduces the parasitic capacitance of the data line 146 located directly below a portion of the guard ring 156. It is desirable to minimize the parasitic capacitance of the data line 146 where such capacitance will cause noise in the imaging process (especially for the pixel circuits of FIGS. 4 and 9). A guard ring 156 that reduces the parasitic capacitance of the data line 146 is a guard ring 156 located, for example, by deposition of a further layer of dielectric material, followed by deposition of a further layer of conductive material, and just above the bottom electrode 120. The two layers have a pattern to form a bottom electrode 120 subsequent to the formation. Further isolation of the guard ring 156 from the data line 146 reduces the parasitic capacitance of the data line 146.

図15に示されているように、本発明の他の実施例にしたがった画素回路700が、図4に示されているように、バイアスライン130、パスゲートライン132、データライン146およびガードライン158に接続されたMISフォトダイオード114およびパスTFT116を含む。しかし、この実施例において、ガードリング156および底部電極120は上述した伝導性材料の層とはことなるパターンをもち、カードリング156は、そのガードリング156の一部が底部電極120の一部と重なるように、底部電極120の下に位置する。この構成では、底部電極120の上の半導体層124に、信号電荷のためのポテンシャル井戸が限定空間で最大となり、明確に定義される。この構成はまた、ガードリング156の中央の上の半導体層124の一部分と、底部電極120の縁の上の半導体層124の一部分との間に、望ましくないポテンシャルバリアーの形成の可能性を最小にする。このことは、最大の信号収集および1以下の充填比を確実にする。   As shown in FIG. 15, a pixel circuit 700 according to another embodiment of the present invention includes a bias line 130, a pass gate line 132, a data line 146 and a guard line as shown in FIG. MIS photodiode 114 and path TFT 116 connected to 158. However, in this embodiment, the guard ring 156 and the bottom electrode 120 have a pattern different from the above-described conductive material layer, and the card ring 156 has a part of the guard ring 156 and a part of the bottom electrode 120. It is located under the bottom electrode 120 so as to overlap. In this configuration, the potential well for signal charges is maximized in a limited space in the semiconductor layer 124 above the bottom electrode 120 and is clearly defined. This configuration also minimizes the possibility of undesirable potential barrier formation between a portion of the semiconductor layer 124 above the center of the guard ring 156 and a portion of the semiconductor layer 124 above the edge of the bottom electrode 120. To do. This ensures maximum signal collection and a fill ratio of 1 or less.

それ故に、上述の説明から、他の実施例として、ガードリング156の少なくとも一部分が上部電極118と底部電極120との間に、または底部電極の下方に位置させ得ることが分かるであろう。カードリング156と底部電極120の一部分が互いに重なり合うように、カードリング156の少なくとの一部分が、適切に底部電極120の上または下に配置できる。言い換えるならば、これらの他の実施例の共通した特徴は、ガードリング156と底部電極120の近接した部分(たとえば、それぞれの周囲部分)の少なくとも一部が、互いに共通面にないことである。このような配置は前述のとおり、異なる層において、カードリング156および底部電極120を形成することにより、適切な部分が異なる面にあることを確実にすることにより、または、たとえ同じ層に形成されても、単に適切な部分が異なる面にあることを確実にすることにより達成される。   Thus, it will be appreciated from the above description that at least a portion of the guard ring 156 may be located between or below the top electrode 118 and the bottom electrode 120 as another example. At least a portion of the card ring 156 can be suitably placed above or below the bottom electrode 120 such that the card ring 156 and a portion of the bottom electrode 120 overlap each other. In other words, a common feature of these other embodiments is that at least some of the adjacent portions (eg, surrounding portions) of the guard ring 156 and the bottom electrode 120 are not in a common plane with each other. Such an arrangement can be formed as described above by forming the card ring 156 and the bottom electrode 120 in different layers, to ensure that the appropriate parts are on different sides, or even in the same layer. However, it is achieved simply by ensuring that the appropriate parts are on different sides.

図16、図17に示されているように、図15の画素回路700にしたがって実装された画素回路を含む集積回路の一部800の平面図が画素回路700a、700c、700d、700e、700f、700g、700h、700iに囲まれた画素回路700bを図示し、線A-A’にそった断面が、MISフォトダイオードおよびTFT116の構成を図示する。いろいろな構成上の特徴は図12−14に関連して説明したもの(ただし、カードリング156および上部電極118が各画素を通過するバスラインに連結されていないことを除く)と実質的に同じである。これに代えて、ガードリング156および上部電極118は、画素アレーの周囲(図示せず)のところまたはその近くで金属ラインにより、ガードライン158およびバイスライン130にそれぞれ、全体的に接続される。このことは、全体の設計を単純化し、高い生産性を可能にする。   As shown in FIGS. 16 and 17, plan views of a part 800 of an integrated circuit including a pixel circuit implemented according to the pixel circuit 700 of FIG. 15 are pixel circuits 700a, 700c, 700d, 700e, 700f, A pixel circuit 700b surrounded by 700g, 700h, and 700i is illustrated, and a cross section along the line AA ′ illustrates a configuration of the MIS photodiode and the TFT. The various structural features are substantially the same as those described in connection with FIGS. 12-14 (except that the card ring 156 and the top electrode 118 are not connected to a bus line passing through each pixel). It is. Instead, the guard ring 156 and the upper electrode 118 are generally connected to the guard line 158 and the vice line 130 by metal lines at or near the periphery of the pixel array (not shown), respectively. This simplifies the overall design and enables high productivity.

利点を得ることができる本発明の他の実施例では、p+アモルファスシリコン層が、MISフォトダイオード114の上部電極118と接触するドープされたアモルファスシリコン層122のように使用される(図4、図4−9、図11−12、および図14を参照)。この場合、全てのバイアスの極性は、上記の場合とは対照的に、信号キャリヤーは電子となる。   In another embodiment of the present invention that can benefit, a p + amorphous silicon layer is used, such as a doped amorphous silicon layer 122 in contact with the top electrode 118 of the MIS photodiode 114 (FIGS. 4, FIG. 4-9, see FIGS. 11-12, and FIG. 14). In this case, the polarity of all the biases, in contrast to the above case, is that the signal carrier is an electron.

本発明の他の実施例では、他の材料もデバイス構成のどの部分にも使用することができる。たとえば、伝導特性、半伝導特性、絶縁特性をもつ有機電子材料が、前述した対応の特性をもつ無機電子材料に置き換えられる。有機電子材料を使用する実施例では、いろいろな材料の層の相対的な位置、信号キャリヤーの極性、動作電圧は変わる。このような変化は、ソースおよびドレーンの、下ではなく上に位置するゲート電極を、有機TFTが有することから必要となる。しかし、連続した層を使用し、ガードリングを採用し、下に画素回路が残るMISフォトダイオードの基本的な構成は、有機電子材料の使用でも基本的に実施される。   In other embodiments of the invention, other materials can be used in any part of the device configuration. For example, an organic electronic material having conductive characteristics, semiconductive characteristics, and insulating characteristics is replaced with an inorganic electronic material having the corresponding characteristics described above. In embodiments using organic electronic materials, the relative position of the various material layers, the polarity of the signal carrier, and the operating voltage vary. Such a change is necessary because the organic TFT has a gate electrode located above but not below the source and drain. However, the basic structure of a MIS photodiode using a continuous layer, employing a guard ring, and having a pixel circuit underneath is basically implemented even by using an organic electronic material.

図および上記説明のとおり、本発明の特徴のいくつかは必須でなく、適切なものということは、当業者には分かるであろう。たとえば、誘電体材料126のような材料のいろいろな層が連続したものとして説明されてきた。このような連続性は、実質的な意味であり、すなわち、必須というものではなく、フォトダイオードの構成を通じて連続しているということであり、本目的を達成すること、関連した機能を得ることのために十分な程度という意味である。(たとえば、半導体製造のために使用するプロセスに完全なものはなく、連続した構成に不必要な空間を設計することもあることは理解されよう。)同様に、底部電極120の境界に関して、ガードリング156の近傍もまた、隣接する画素の間のクロストークを最小にすることに寄与する所望の電場を維持するという関連した機能を得るという目的に対して、実質的に、すなわち、絶対または完全にというのではなく十分なものということである。   It will be appreciated by those skilled in the art that, as illustrated and described above, some of the features of the present invention are not essential and appropriate. For example, various layers of materials such as dielectric material 126 have been described as being continuous. Such continuity is substantive, i.e., it is not essential, it is continuous throughout the construction of the photodiode, and this objective can be achieved and related functions can be obtained. This means that it is sufficient for the purpose. (It will be appreciated that, for example, the processes used for semiconductor manufacturing are not perfect and spaces that are not required for a continuous configuration may be designed.) Similarly, with respect to the boundary of the bottom electrode 120, the guard The vicinity of the ring 156 is also substantially, i.e. absolute or complete, for the purpose of obtaining the relevant function of maintaining the desired electric field that contributes to minimizing crosstalk between adjacent pixels. It's not enough but it's enough.

本発明の思想及び態様から離れることなく、本発明の構成および動作方法に対するさまざまな修正及び変更が可能であることは当業者の知るところである。発明は特定の好適実施例との関係で説明されてきたが、本発明はこのような特定の実施例に限定されるものではない。本願発明の態様は、特許請求の範囲によって確定され、その態様の範囲内の構造及び方法並びにそれと均等なものがそれに包含される。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the structure and method of operation of the present invention without departing from the spirit or aspect of the invention. Although the invention has been described in connection with specific preferred embodiments, the invention is not limited to such specific embodiments. The embodiments of the present invention are defined by the claims, and the structures and methods within the scope of the embodiments and equivalents thereof are included in the embodiments.

Claims (37)

集積された光電性デバイスを含む装置であって、
基板と、
金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであって、そのフォトダイオードの少なくとも一部が前記基板の上に位置するところの金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードと、
を含み、
前記MISフォトダイオードは、
第一および第二の電極と、
一つ以上の誘電性層であって、該誘電性層の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記第一と第二の電極の間に位置するところの誘電性層と、
一つ以上の半導体であって、該半導体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記一つ以上の誘電性層の一つと前記第一および第二の電極のうちの一つとの間に位置するところの半導体と、
第三の電極と、
を有し、
前記一つ以上の誘電性層の一部分の少なくとも一つが少なくとも誘電性材料の実質的に連続した層をもち、
前記一つ以上の半導体の一部分の少なくとも一つが少なくとも半導体材料の実質的に連続した層をもち、
前記第三の電極の一部が、少なくとも部分的に、前記第一および第二の電極のうちの一つの周囲にそって共通面にないように位置する、
ことを特徴とする装置。
An apparatus comprising an integrated photoelectric device,
A substrate,
A metal / insulator semiconductor (MIS) photodiode, wherein at least a portion of the photodiode is located on the substrate; and
Including
The MIS photodiode is
First and second electrodes;
One or more dielectric layers, wherein at least a portion of at least one of the dielectric layers is located between the first and second electrodes;
One or more semiconductors, wherein at least a portion of at least one of the semiconductors is located between one of the one or more dielectric layers and one of the first and second electrodes. When,
A third electrode;
Have
At least one portion of the one or more dielectric layers has at least a substantially continuous layer of dielectric material;
At least one of the one or more portions of the semiconductor has at least a substantially continuous layer of semiconductor material;
A portion of the third electrode is at least partially positioned such that it is not in a common plane along the periphery of one of the first and second electrodes;
A device characterized by that.
前記第一および第二の電極のうちの一つが、前記一つ以上の半導体の一部分の少なくとも一つに実質的に隣接して位置した実質的に連続した電極を含む、請求項1に記載の装置。   2. The one of the first and second electrodes, comprising a substantially continuous electrode positioned substantially adjacent to at least one of the one or more semiconductor portions. apparatus. 前記MISフォトダイオードに連結された一つ以上の薄膜トランジスター(TFT)を含む、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, comprising one or more thin film transistors (TFTs) coupled to the MIS photodiode. 前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが厚さをもつチャネル領域を有し、
前記一つ以上のMISフォトダイオードの少なくとも一つが、前記少なくとも一つのTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ、請求項3に記載の装置。
At least one of the one or more TFTs has a channel region having a thickness;
4. The apparatus of claim 3, wherein at least one of the one or more MIS photodiodes has a thickness that is greater than a thickness of the channel region of the at least one TFT.
前記少なくとも一つのTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ前記一つ以上のMISフォトトランジスターの半導体の一部分の前記少なくとも一つが前記半導体材料の実質的に連続した層を有する、請求項4に記載の装置。   The at least one of the semiconductor portions of the one or more MIS phototransistors having a thickness greater than the thickness of the channel region of the at least one TFT comprises a substantially continuous layer of the semiconductor material. The device described in 1. 前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが前記MISフォトダイオードおよび前記基板との間に実質的に位置する、請求項3に記載の装置。   The apparatus of claim 3, wherein at least one of the one or more TFTs is substantially located between the MIS photodiode and the substrate. 前記一つ以上のMISフォトダイオードの半導体の一部分の少なくとも一つがn−タイプのアモルファスシリコン(a-Si)を含む、請求項1に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein at least one of the semiconductor portions of the one or more MIS photodiodes includes n-type amorphous silicon (aS i ). 集積された光電性デバイスを含む装置であって、
基板と、
金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであって、そのフォトダイオードの少なくとも一部が前記基板上に位置するところの金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードと、
を含み、
前記MISフォトダイオードは、
伝導性材料の第一、第二および第三の膜をそれぞれが有する少なくとも第一、第二および第三の伝導性層を含む複数の伝導性層と、
一つ以上の絶縁層であって、該絶縁層の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記第一と第二の伝導性層の間に位置されるところの絶縁層と、
一つ以上の半導体層であって、該半導体の少なくとも1つの少なくとも一部分が前記一つ以上の絶縁層の一つと、前記第一および第二の伝導性層のうちの一つとの間に位置するところの半導体層と、
を有し、
前記一つ以上の絶縁層の一部分の少なくとも一つが、絶縁材料の実質的に連続した膜を有し、
前記一つ以上の半導体層の一部分の少なくとも一つが、半導体材料の実質的に連続した膜を有し、
前記第一および第二の伝導性層のうちの一つが周囲を有し、前記第三の伝導性層が、少なくとも部分的に、前記周囲の一部にそって共通面にない、
ことを特徴とする装置。
An apparatus comprising an integrated photoelectric device,
A substrate,
A metal / insulator semiconductor (MIS) photodiode, wherein at least a portion of the photodiode is located on the substrate; and
Including
The MIS photodiode is
A plurality of conductive layers including at least first, second and third conductive layers each having first, second and third films of conductive material;
One or more insulating layers, wherein at least a portion of at least one of the insulating layers is located between the first and second conductive layers;
One or more semiconductor layers, wherein at least a portion of at least one of the semiconductors is located between one of the one or more insulating layers and one of the first and second conductive layers. However, the semiconductor layer,
Have
At least one portion of the one or more insulating layers comprises a substantially continuous film of insulating material;
At least one of the portions of the one or more semiconductor layers comprises a substantially continuous film of semiconductor material;
One of the first and second conductive layers has a perimeter, and the third conductive layer is at least partially not in a common plane along a portion of the perimeter;
A device characterized by that.
前記第一および第二の伝導性層のうちの一つが前記一つ以上の半導体の一部分の前記少なくとも一つのものに実質的に近接して位置する、少なくとも実質的に連続した伝導性層を含む、請求項8に記載の装置。   One of the first and second conductive layers includes at least a substantially continuous conductive layer located substantially proximate to the at least one of the one or more semiconductor portions. The apparatus according to claim 8. さらに、前記MISフォトダイオードに連結された一つ以上の薄膜トランジスター(TFT)を含む、請求項8に記載の装置。   The apparatus of claim 8, further comprising one or more thin film transistors (TFTs) coupled to the MIS photodiode. 前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが厚さをもつチャネル領域を有し、
前記一つ以上のMISフォトダイオードの少なくとも一つが前記少なくとも一つのTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ、請求項10に記載の装置。
At least one of the one or more TFTs has a channel region having a thickness;
11. The apparatus of claim 10, wherein at least one of the one or more MIS photodiodes has a thickness that is greater than a thickness of the channel region of the at least one TFT.
前記少なくとも一つのTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ前記一つ以上のMISフォトトランジスターの半導体の一部分の前記少なくとも一つが前記半導体材料の少なくとも実質的に連続した層を有する、請求項11に記載の装置。   The at least one of the semiconductor portions of the one or more MIS phototransistors having a thickness greater than the thickness of the channel region of the at least one TFT comprises at least a substantially continuous layer of the semiconductor material. 11. The apparatus according to 11. 前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが前記MISフォトダイオードおよび前記基板との間に実質的に位置する、請求項10に記載の装置。   The apparatus of claim 10, wherein at least one of the one or more TFTs is substantially located between the MIS photodiode and the substrate. 前記一つ以上のMISフォトダイオードの半導体の一部分の少なくとも一つがn−タイプのアモルファスシリコン(a-Si)を含む、請求項8に記載の装置。 Comprising said one or more MIS photodiode semiconductor of a portion of at least one of n- type amorphous silicon (aS i), according to claim 8. 集積された光電性アレーを含む装置であって、
基板と、
複数の金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであって、前記複数のフォトダイオードの少なくとも一部分が前記基板上に並んで位置するところの複数の金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードと、
を含み、
前記複数のMISフォトダイオードの前記の少なくとも一部のそれぞれが、
第一および第二の電極と、
一つ以上の誘電体であって、該誘電体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記第一と第二の電極の間に位置するところの誘電体と、
一つ以上の半導体であって、該半導体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記一つ以上の絶縁体の一つと前記第一および第二の電極のうちの一つとの間に位置するところの半導体と、
第三の電極と、
を有し、
前記一つ以上の誘電体の一部分の少なくとも一つが誘電体材料の少なくとも実質的に連続した層を含み、
前記一つ以上の半導体の一部分の少なくとも一つが半導体材料の少なくとも実質的に連続した層を含む、
前記第三の電極の一部が、少なくとも部分的に、前記第一および第二の電極のうちの一つの周囲部分にそって共通面にないように位置する、
ことを特徴とする装置。
A device comprising an integrated photoelectric array,
A substrate,
A plurality of metal-insulator semiconductor (MIS) photodiodes, wherein a plurality of metal-insulator semiconductor (MIS) photodiodes wherein at least a portion of the plurality of photodiodes are arranged side by side on the substrate;
Including
Each of the at least some of the plurality of MIS photodiodes is
First and second electrodes;
One or more dielectrics, wherein at least a portion of at least one of the dielectrics is located between the first and second electrodes;
One or more semiconductors, wherein at least a portion of at least one of the semiconductors is located between one of the one or more insulators and one of the first and second electrodes; ,
A third electrode;
Have
At least one of the one or more portions of the dielectric includes at least a substantially continuous layer of dielectric material;
At least one of the one or more semiconductor portions includes at least a substantially continuous layer of semiconductor material;
A portion of the third electrode is at least partially positioned such that it is not in a common plane along a peripheral portion of one of the first and second electrodes;
A device characterized by that.
前記第一および第二の電極の一つが、前記一つ以上の半導体の部分の前記少なくとも一つに実質的に近接して位置した、少なくとも実質的に連続した電極を有する、請求項15に記載の装置。   The one or more of the first and second electrodes comprises at least a substantially continuous electrode positioned substantially proximate to the at least one of the one or more semiconductor portions. Equipment. さらに、前記MISフォトダイオードに連結された一つ以上の薄膜トランジスター(TFT)を含む、請求項15載の装置。   16. The apparatus of claim 15, further comprising one or more thin film transistors (TFTs) coupled to the MIS photodiode. 前記複数のTFTの少なくとも一部分のそれぞれが厚さをもつチャネル領域を含み、
前記複数のMISフォトダイオードのそれぞれにある前記一つ以上のMISフォトダイオードの一部分の少なくとも一つが、前記複数のTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ、請求項17に記載の装置。
Each of at least a portion of the plurality of TFTs includes a channel region having a thickness;
The apparatus of claim 17, wherein at least one of a portion of the one or more MIS photodiodes in each of the plurality of MIS photodiodes has a thickness that is greater than a thickness of a channel region of the plurality of TFTs.
前記複数のTFTチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ、前記複数のMISフォトダイオードのそれぞれにある前記一つ以上のMISフォトダイオードの半導体の一部分の前記少なく一つが、前記半導体材料の少なくとも実質的に連続した層を有する、請求項18に記載の装置。   The at least one of the semiconductor portions of the one or more MIS photodiodes in each of the plurality of MIS photodiodes having a thickness greater than the thickness of the plurality of TFT channel regions is at least substantially the semiconductor material. The apparatus of claim 18, wherein the apparatus has a continuous layer. 前記複数のTFTの少なくとも一部分のそれぞれが、前記複数の前記MISフォトダイオードの前記少なくとも一部分のそれぞれと前記基板との間に実質的に位置する、請求項17に記載の装置。   The apparatus of claim 17, wherein each of at least a portion of the plurality of TFTs is substantially located between each of the at least a portion of the plurality of MIS photodiodes and the substrate. 前記一つ以上のMISフォトダイオードの半導体の一部分の少なくとも一つがnタイプのアモルファスシリコン(a-Si)を含む、請求項15に記載の装置。   The apparatus of claim 15, wherein at least one of the semiconductor portions of the one or more MIS photodiodes includes n-type amorphous silicon (a-Si). 集積された光電性デバイスを含む装置であって、
基板と、
金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであって、そのフォトダイオードの少なくとも一部分が前記基板上に位置するところの金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードと、
を含み、
前記MISフォトダイオードが、
第一および第二の電極と、
一つ以上の誘電体であって、該誘電体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記第一と第二の電極の間に位置するところの誘電体と、
一つ以上の半導体であって、該半導体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記一つ以上の絶縁体の一つと前記第一および第二の電極のうちの一つとの間に位置するところの半導体と、
前記第一および第二の電極に一つと実質的に隣接する第三の電極と、
を有し、
前記一つ以上の誘電体の一部分の少なくとも一つが誘電体材料の少なくとも実質的に連続した層を含み、
前記一つ以上の半導体の一部分の少なくとも一つが半導体材料の少なくとも実質的に連続した層を含む、
前記第三の電極の一部分が、少なくとも部分的に、前記第一および第二の電極のうちの一つの周囲部分にそって共通面にないように位置する、
ことを特徴とする装置。
An apparatus comprising an integrated photoelectric device,
A substrate,
A metal / insulator semiconductor (MIS) photodiode, wherein at least a portion of the photodiode is located on the substrate; and
Including
The MIS photodiode is
First and second electrodes;
One or more dielectrics, wherein at least a portion of at least one of the dielectrics is located between the first and second electrodes;
One or more semiconductors, wherein at least a portion of at least one of the semiconductors is located between one of the one or more insulators and one of the first and second electrodes; ,
A third electrode substantially adjacent to one of the first and second electrodes;
Have
At least one of the one or more portions of the dielectric includes at least a substantially continuous layer of dielectric material;
At least one of the one or more portions of the semiconductor includes at least a substantially continuous layer of semiconductor material;
A portion of the third electrode is located at least partially such that it is not in a common plane along a peripheral portion of one of the first and second electrodes;
A device characterized by that.
集積された光電性デバイスを含む装置であって、
基板と、
金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであって、そのフォトダイオードの少なくとも一部分が前記基板上に位置するところの金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードと、
を含み、
前記MISフォトダイオードが、
第一および第二の電極と、
一つ以上の誘電体であって、該誘電体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記第一と第二の電極の間に位置するところの誘電体と、
一つ以上の半導体であって、該半導体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記一つ以上の絶縁体の一つと前記第一および第二の電極のうちの一つとの間に位置するところの半導体と、
第三の電極と、
を有し、
前記第三の電極の一部分が、少なくとも部分的に、前記第一および第二の電極のうちの一つの周囲部分にそって共通面にないように位置する、
ことを特徴とする装置。
An apparatus comprising an integrated photoelectric device,
A substrate,
A metal / insulator semiconductor (MIS) photodiode, wherein at least a portion of the photodiode is located on the substrate; and
Including
The MIS photodiode is
First and second electrodes;
One or more dielectrics, wherein at least a portion of at least one of the dielectrics is located between the first and second electrodes;
One or more semiconductors, wherein at least a portion of at least one of the semiconductors is located between one of the one or more insulators and one of the first and second electrodes; ,
A third electrode;
Have
A portion of the third electrode is located at least partially such that it is not in a common plane along a peripheral portion of one of the first and second electrodes;
A device characterized by that.
さらに、前記MISフォトダイオードに連結された一つ以上の薄膜トランジスター(TFT)を含む、請求項23に記載の装置。   24. The apparatus of claim 23, further comprising one or more thin film transistors (TFTs) coupled to the MIS photodiode. 前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが厚さをもつチャネル領域を有し、
前記一つ以上のMISフォトダイオードの少なくとも一つが、前記少なくとも一つのTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ、請求項24に記載の装置。
At least one of the one or more TFTs has a channel region having a thickness;
25. The apparatus of claim 24, wherein at least one of the one or more MIS photodiodes has a thickness that is greater than a thickness of a channel region of the at least one TFT.
前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが前記MISフォトダイオードおよび前記基板との間に実質的に位置する、請求項24に記載の装置。   25. The apparatus of claim 24, wherein at least one of the one or more TFTs is substantially located between the MIS photodiode and the substrate. 前記一つ以上のMISフォトダイオードの半導体の一部分の少なくとも一つがn−タイプのアモルファスシリコン(a-Si)を含む、請求項23に記載の装置。 Comprising said one or more MIS photodiode semiconductor of a portion of at least one of n- type amorphous silicon (aS i), according to claim 23. 集積されて光電性デバイスを含む装置であって、
基板と、
金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであって、そのフォトダイオードの少なくとも一部分が前記基板上に位置するところの金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードと、
を含み、
前記MISフォトダイオードが、
複数の伝導性層であって、伝導性材料の第一、第二および第三の膜をそれぞれ含む少なくとも第一、第二および第三の伝導性層を有するところの複数の伝導性層と、
一つ以上の絶縁層であって、該絶縁層の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記第一と第二の伝導性層の間に位置するところの絶縁層と、
一つ以上の半導体層であって、該半導体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記一つ以上の絶縁層の一つと前記第一および第二の伝導性層のうちの一つとの間に位置するところの半導体層と、
を有し、
前記第一および第二の伝導性層のうちの一つが周囲を有し、前記第三の伝導性層が、少なくとも部分的に、前記周囲の一部にそって共通面にないように位置する、
ことを特徴とする装置。
An apparatus that is integrated and includes a photoelectric device,
A substrate,
A metal / insulator semiconductor (MIS) photodiode, wherein at least a portion of the photodiode is located on the substrate; and
Including
The MIS photodiode is
A plurality of conductive layers, wherein the plurality of conductive layers have at least first, second and third conductive layers each including first, second and third films of conductive material;
One or more insulating layers, wherein at least a portion of at least one of the insulating layers is located between the first and second conductive layers;
One or more semiconductor layers, wherein at least a portion of at least one of the semiconductors is located between one of the one or more insulating layers and one of the first and second conductive layers. A semiconductor layer of
Have
One of the first and second conductive layers has a perimeter, and the third conductive layer is positioned at least partially not in a common plane along a portion of the perimeter. ,
A device characterized by that.
さらに、前記MISフォトダイオードに連結された一つ以上の薄膜トランジスター(TFT)を含む、請求項28に記載の装置。   30. The apparatus of claim 28, further comprising one or more thin film transistors (TFTs) coupled to the MIS photodiode. 前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが厚さをもつチャネル領域を有し、
前記一つ以上のMISフォトダイオードの少なくとも一つが前記少なくとも一つのTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ、請求項28に記載の装置。
At least one of the one or more TFTs has a channel region having a thickness;
29. The apparatus of claim 28, wherein at least one of the one or more MIS photodiodes has a thickness that is greater than a thickness of the channel region of the at least one TFT.
前記一つ以上のTFTの少なくとも一つが、前記MISフォトダイオードおよび前記基板との間に実質的に位置する、請求項29に記載の装置。   30. The apparatus of claim 29, wherein at least one of the one or more TFTs is substantially located between the MIS photodiode and the substrate. 前記一つ以上のMISフォトダイオードの半導体の一部分の少なくとも一つがn−タイプのアモルファスシリコン(a-Si)を含む、請求項28に記載の装置。 Comprising said one or more MIS photodiode semiconductor of a portion of at least one of n- type amorphous silicon (aS i), according to claim 28. 集積された光電性アレーを含む装置であって、
基板と、
複数の金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードであって、前記複数のフォトダイオードの少なくとも一部分が前記基板上に並んで位置するところの複数の金属・絶縁体半導体(MIS)フォトダイオードと、
を含み、
前記複数のMISフォトダイオードの前記の少なくとも一部のそれぞれが、
第一および第二の電極と、
一つ以上の誘電体であって、該誘電体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記第一と第二の電極の間に位置するところの誘電体と、
一つ以上の半導体であって、該半導体の少なくとも一つの少なくとも一部分が前記一つ以上の誘電体の一つと前記第一および第二の電極のうちの一つとの間に位置するところの半導体と、
第三の電極であって、該第三の電極の一部分が、少なくとも部分的に、前記第一および第二の電極の周囲部分にそって共通面にないように位置する、
ことを特徴とする装置。
A device comprising an integrated photoelectric array,
A substrate,
A plurality of metal-insulator semiconductor (MIS) photodiodes, wherein a plurality of metal-insulator semiconductor (MIS) photodiodes wherein at least a portion of the plurality of photodiodes are arranged side by side on the substrate;
Including
Each of the at least some of the plurality of MIS photodiodes is
First and second electrodes;
One or more dielectrics, wherein at least a portion of at least one of the dielectrics is located between the first and second electrodes;
One or more semiconductors, wherein at least a portion of at least one of said semiconductors is located between one of said one or more dielectrics and one of said first and second electrodes; ,
A third electrode, wherein a portion of the third electrode is located at least partially not in a common plane along a peripheral portion of the first and second electrodes;
A device characterized by that.
さらに、前記複数のMISフォトダイオードに連結された複数の薄膜トランジスター(TFT)を含む、請求項33載の装置。   34. The apparatus of claim 33, further comprising a plurality of thin film transistors (TFTs) coupled to the plurality of MIS photodiodes. 前記複数のTFTの少なくとも一部分のそれぞれが厚さをもつチャネル領域を含み、
前記複数のMISフォトダイオードのそれぞれにある前記一つ以上のMISフォトダイオードの一部分の少なくとも一つが、前記複数のTFTのチャネル領域の厚さよりも厚い厚さをもつ、請求項34に記載の装置。
Each of at least a portion of the plurality of TFTs includes a channel region having a thickness;
35. The apparatus of claim 34, wherein at least one of a portion of the one or more MIS photodiodes in each of the plurality of MIS photodiodes has a thickness that is greater than a thickness of a channel region of the plurality of TFTs.
前記複数のTFTの少なくとも一部分のそれぞれが、前記複数の前記MISフォトダイオードの前記少なくとも一部分のそれぞれと前記基板との間に実質的に位置する、請求項34に記載の装置。   35. The apparatus of claim 34, wherein each of at least a portion of the plurality of TFTs is substantially located between each of the at least a portion of the plurality of MIS photodiodes and the substrate. 前記一つ以上のMISフォトダイオードの半導体の一部分の少なくとも一つがnタイプのアモルファスシリコン(a-Si)を含む、請求項33に記載の装置。   34. The apparatus of claim 33, wherein at least one of the semiconductor portions of the one or more MIS photodiodes includes n-type amorphous silicon (a-Si).
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